一种高软化温度、高冲击韧性且抗黄变的聚氨酯光学树脂材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及光学树脂技术领域，具体提供了一种高软化温度、高冲击韧性且抗黄变的聚氨酯光学树脂材料，按重量份计由包括以下组分的原料制备而成：醇脲20～80份；异氰酸酯34～125份；多元硫醇20～65份；紫外吸收剂0.05～1份；磷酸酯脱模剂0.05～1份；有机锡催化剂0.01～1份；其中所述醇脲是由a)4,4’‑二氨基二环己基甲烷、b)尿素和c)醇胺化合物反应制备而成；与现有技术相比，本发明专利技术制备得到的聚氨酯类树脂材料同时具有较高的耐热性和抗冲击韧性，可达140‑160℃，110g小球冲不破，并且在未加入抗氧剂的条件下还具有较好的抗黄变性能。

A high softening temperature, high impact toughness and yellowing resistant polyurethane optical resin material and its preparation method

The invention relates to the technical field of optical resin, in particular to a polyurethane optical resin material with high softening temperature, high impact toughness and resistance to yellowing, which is prepared from raw materials including 20-80 parts of alcohol urea, 34-125 parts of isocyanate, 20-65 parts of polysulfide alcohol, 0.05-1 part of ultraviolet absorbent, 0.05-1 part of phosphate demoulding agent, 0.05-1 part of organotin catalyst by weight Agent 0.01-1 phr; wherein, the hydantoin is prepared by the reaction of a) 4,4 \u2011 diamino dicyclohexylmethane, b) urea and C) alcohol amine compound; compared with the prior art, the polyurethane resin material prepared by the invention has high heat resistance and impact toughness, up to 140 \u2011 160 \u2103, 110g small ball can not be broken, and has relatively high heat resistance and impact toughness without adding antioxidant Good yellowing resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种高软化温度、高冲击韧性且抗黄变的聚氨酯光学树脂材料及其制备方法
本专利技术涉及光学树脂
，尤其涉及一种高软化温度、高冲击韧性且抗黄变的聚氨酯光学树脂材料及其制备方法。
技术介绍
光学树脂是一种有机材料，内部为高分子链状结构联接而呈的立体网状结构，分子间结构相对松弛，分子链间有可产生相对位移的空间，光线可透过率为84％-90％，透光性好，同时光学树脂的抗冲击力强。光学树脂具有广泛的应用，尤其是作为光学树脂镜片，相比传统的玻璃镜片，其具有质轻、抗冲击性好、易于加工成型等明显有异性，因此，对光学树脂的研究具有广阔的应用前景。但是光学树脂材料很难兼容软化温度高、抗冲击性能强、抗黄变等优点。目前市场上销售的聚氨酯树脂镜片MR-8软化温度最高，为118℃-120℃。但是冲击性能较差，32g小球冲破。《一种抗黄变树脂镜片及其制备方法》专利中，只是添加硫化抗氧剂1076可达到24个月黄色指数不超过1.94，其他性能与普通的聚氨酯树脂材料基本一致。《一种制备高冲击韧性聚氨酯树脂光学材料的方法》专利中只是用介晶基元的二元醇与抗黄变的二异氰酸酯聚合成聚氨酯液晶聚合物达到抗冲击的效果，但是在实际操作过程中难度很大，控制不好很容易发生爆聚。以上均为单一提高树脂材料的性能，不能同时兼得。生产方面由于原材料的差异会导致聚氨酯光学树脂材料的性能降低，由于国内热固性树脂起步太晚，尤其以聚氨酯树脂为代表，国内技术研发投入极少，且以小型生产企业为主；而国外企业又对聚氨酯光学树脂材料的生产原料进行垄断，国内企业无法获得高性能的异氰酸酯与多元硫醇，只能通过目前市场上拥有的通用原料生产相对品质较低的树脂镜片。同时，聚氨酯光学树脂材料在制备镜片过程中，普遍存在聚氨酯预聚体浇注到具有固定度数的模具中固化完成后，镜片的棱镜度等偏差过大的问题，这是由于树脂折射率与模具不匹配造成。而针对这种问题，厂家往往选择调整树脂折射率，而非更换模具，并且一般是通过调整单组分原料配比来调整树脂折射率。但是，直接调整单组分原料配比的技术方案往往造成树脂镜片各项性能产生不同程度的变化，进而产生更多的问题，尤其以冲击韧性与玻璃化温度降低最明显。具体来说：聚氨酯型光学树脂材料在实际生产过程中，对耐热性的要求通常为软化温度高于80℃，如果软化温度较低，二次固化及加硬镀膜工段镜片在高温条件下容易变形，因而软化温度越高，基片成品率越大，那么带来的经济效益可想而知，因此如何提高软化温度也是各个研发人员急于攻克的难题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的诸多问题，提供了一种高软化温度、高冲击韧性且抗黄变的聚氨酯光学树脂材料，按重量份计由包括以下组分的原料制备而成：醇脲20～80份；异氰酸酯34～125份；多元硫醇20～65份；紫外吸收剂0.05～1份；磷酸酯脱模剂0.05～1份；有机锡催化剂0.01～1份；其中所述醇脲是由a)4，4’-二氨基二环己基甲烷、b)尿素和c)醇胺化合物反应制备而成；与现有技术相比，本专利技术制备得到的聚氨酯类树脂材料同时具有较高的耐热性和抗冲击韧性，可达140-160℃，110g小球冲不破，并且在未加入抗氧剂的条件下还具有较好的抗黄变性能。本专利技术的具体技术方案如下：专利技术人首先提供了一种全新的醇脲化合物，其结构式如下：其中，1≤n≤10，R选自C1-10的直链烷基或直链烷基醇或烷基醚、C3-10支链烷基或支链烷基醇或支链烷基醚、C3-10环烷基或环烷基醇；该化合物由a)4，4’-二氨基二环己基甲烷b)尿素c)醇胺化合物反应制备而成，其中所述的醇胺化合物结构式如下：其中1≤n≤10，R选自C1-10的直链烷基或直链烷基醇或烷基醚、C3-10支链烷基或支链烷基醇或支链烷基醚、C3-10环烷基或环烷基醇；该物质可从市场上直接购买获得，如乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等。在本专利技术中，醇脲物质中的聚脲结构提高了材料的交联度积极硬度，能够与异氰酸酯和多元硫醇的反应体系良好的相容，且耐热性、化学性稳定；在本专利技术中，所述醇脲的制备方法具体为：在装有磁力搅拌和回流冷凝器的250g烧瓶中加入4，4’-二氨基二环己基甲烷21.21g(0.1mol)，尿素12.13g(0.2mol)，反应混合物在120℃油浴中反应3小时，然后加入2mol式(I)结构的醇胺，控制温度在120-150℃之间，反应2-5小时，保温2-4小时后缓慢降温至室温，添加甲醇，在零下5至零下20℃进行重结晶，过滤后用甲醇再一次进行重结晶，得白色式(II)结构醇脲产品，熔点51-89℃，产率93％～98％；在获得了上述的醇脲化合物之后，专利技术人又进一步提供了以其为原料制备的一种高软化温度、高冲击韧性且抗黄变的聚氨酯光学树脂材料，其按重量份计由包括以下组分的原料制备而成：醇脲20～80份；异氰酸酯34～125份；多元硫醇20～65份；紫外吸收剂0.05～1份；磷酸酯脱模剂0.05～1份；有机锡催化剂0.01～1份；其中醇脲本身的结构中脲基本身形成氢键，可以提高交联度，使得聚氨酯光学树脂材料硬度自然而然提升，进而玻璃化温度大幅度提高；醇脲结构中的脂肪族环烷烃的耐黄变极好，所以聚氨酯光学树脂材料的耐黄变的特性提升明显；其中所述的异氰酸酯为制备树脂镜片的主要原料；所述异氰酸酯优选选自降冰片烷二异氰酸酯(简称NBDI)、4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯(简称HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(简称IPDI)、甲苯二异氰酸酯(简称TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(简称HDI)和间苯二甲基二异氰酸酯(简称XDI)中的一种或多种；本专利技术采用异氰酸酯明显增加了材料的耐黄变性能；更优选为降冰片烷二异氰酸酯、4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。本专利技术对所述异氰酸酯的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述降冰片烷二异氰酸酯、4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和间苯二甲基二异氰酸酯的市售商品即可。更进一步的，所述异氰酸酯的优选用量为39.94～53.24重量份。一种优选的条件下，所述异氰酸酯为降冰片烷二异氰酸酯和4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯；所述降冰片烷二异氰酸酯和4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯的质量比为1：(1～1.1)，更优选为25.15∶25.51。在本专利技术另一个优选的技术方案中，所述异氰酸酯为降冰片烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯；所述降冰片烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的质量比优选为1：(1.5～2.5)，更优选为17.76∶35.33。同样的，在本专利技术另一个优选的技术方案中，异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯；所述异佛尔酮二异氰酸酯和4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯的质量比优选为1：(0.2～0.5)，更优选为39.93∶13.31；除此之外，所述异氰酸酯为降冰片烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯；所述降冰片烷二异氰酸酯、异佛尔酮二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种醇脲化合物，其特征在于：其结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种醇脲化合物，其特征在于：其结构式如下：



其中，1≤n≤10，R选自C1-10的直链烷基或直链烷基醇或烷基醚、C3-10支链烷基或支链烷基醇或支链烷基醚、C3-10环烷基或环烷基醇。


2.权利要求1所述的醇脲化合物，其特征在于：
该化合物由a)4，4’-二氨基二环己基甲烷、b)尿素和c)醇胺化合物反应制备而成，其中所述的醇胺化合物结构式如下：



其中1≤n≤10，R选自C1-10的直链烷基或直链烷基醇或烷基醚、C3-10支链烷基或支链烷基醇或支链烷基醚、C3-10环烷基或环烷基醇。


3.一种高软化温度、高冲击韧性且抗黄变的聚氨酯光学树脂材料，其特征在于：其按重量份计由包括以下组分的原料制备而成：醇脲20～80份；异氰酸酯34～125份；多元硫醇20～65份；紫外吸收剂0.05～1份；磷酸酯脱模剂0.05～1份；有机锡催化剂0.01～1份；
其中所述的醇脲其结构式如下：



其中，1≤n≤10，R选自C1-10的直链烷基或直链烷基醇或烷基醚、C3-10支链烷基或支链烷基醇或支链烷基醚、C3-10环烷基或环烷基醇。


4.根据权利要求3所述的聚氨酯光学树脂材料，其特征在于：所述异氰酸酯选自降冰片烷二异氰酸酯、4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和间苯二甲基二异氰酸酯中的一种或多种。


5.根据权利要求3所述的聚氨酯光学树脂材料，其特征在于：所述的多元硫醇选自2，3-二(2-巯基乙基硫代)-3-丙烷-1-硫醇、季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯、4-巯基甲基-1，8-二巯基3，6-二硫代辛烷、2，2-二(巯基甲基)-1，3-丙烷二硫醇、二(2-巯基乙基)硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，曹飞羽，孔凡波，邢莹莹，张建林，
申请(专利权)人：黄河三角洲京博化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37